Um passo importante em direção ao crescimento de rins e possivelmente de outros órgãos humanos que poderiam ser usados para transplantes em pessoas foi dado pelos cientistas através do cultivo de rins que contêm principalmente células humanas em embriões de porcos.
Um novo estudo descreve o método, que envolve a injeção de células humanas em embriões de porcos para criar um rim dentro dos animais. Os especialistas incluídos disseram que é sempre que os pesquisadores têm a oportunidade de cultivar um órgão forte e refinado dentro de outra espécie.
Os organismos subdesenvolvidos, quando incorporados em mães suínas substitutas, começaram a desenvolver rins contendo principalmente células humanas que tinham uma estrutura normal após 28 dias de desenvolvimento.
“Levamos cinco anos”, disse o autor sênior do estudo Miguel Esteban, investigador principal do Instituto de Biomedicina e Saúde de Guangzhou, Academia Chinesa de Ciências.
“Modificamos geneticamente o porco para criar um espaço para as células humanas crescerem com menos competição das células suínas, e também modificamos as células humanas para fazê-las sobreviver em um ambiente que não era o natural”, disse Esteban por e-mail. Os rins são os órgãos mais comumente transplantados em humanos.
O objetivo da investigação experimental é utilizar esta tecnologia para produzir órgãos a partir das células de um paciente individual, servindo os porcos essencialmente como incubadoras, resultando num risco muito reduzido de rejeição. No entanto, isso poderia levar anos e seria um processo complexo, enfatizaram os autores.
“Em última análise, gostaríamos de produzir órgãos humanos maduros que possam ser usados para transplante ou modelagem de doenças, mas isso levará tempo e provavelmente enfrentaremos barreiras técnicas adicionais à medida que avançarmos”, disse Esteban. “No entanto, achamos que é possível.”
A equipe também está trabalhando para gerar outros órgãos humanos em embriões de porcos, incluindo o coração e o pâncreas.
“O artigo descreve passos pioneiros numa nova abordagem à bioengenharia de órgãos usando porcos como incubadoras para o cultivo de órgãos humanos”, disse Dusko Ilic, professor de ciências de células estaminais no King’s College London, num comunicado.
Não é a primeira vez que os cientistas criam uma quimera humano-porco – um organismo contendo DNA de duas espécies diferentes com o nome do mítico monstro grego. Uma equipe de cientistas, incluindo Jun Wu, professor associado do Southwestern Medical Center da Universidade do Texas, fez isso em 2017. Wu chamou o último estudo de “encorajador” e “importante”.
Mary Garry, bióloga celular do Lillehei Heart Institute da Universidade de Minnesota, criou embriões parte humanos e parte porco com tecido muscular humano e endotélio, uma membrana que reveste os vasos sanguíneos e cardíacos. Ela não estava envolvida no estudo.
“É a primeira vez que um rim humanizado é relatado e é importante que cada modelo de órgão esteja totalmente caracterizado”, disse ela. “É imperativo, no entanto, que o tecido/órgão seja definitivamente comprovado como humano e, neste estudo, isso ainda não está claro.”
Esteban disse que também havia células suínas no rim humanizado, mas as células humanas dominaram, representando 60% a 70%.
“É notável ver que cerca de 60% do rim primordial do porco continha células humanas”, disse Wu. “Em nosso estudo, o nível de contribuição das células humanas é muito baixo, e este estudo conseguiu melhorar a contribuição quimérica das células humanas e, mais importante, (concentrá-las) no rim.”
Se a gestação pudesse continuar, acrescentou Esteban, é possível que a proporção de células humanas no rim aumentasse e potencialmente formasse todo o órgão, exceto a vasculatura.
“Em última análise, produzir rins maduros (com) todas as células humanas exigiria mais manipulação genética do embrião do porco hospedeiro, mas isso pode ser feito”, disse ele.
Para gerar rins compostos principalmente por células humanas em porcos, os cientistas usaram técnicas de ponta, aproveitando os avanços em células-tronco, edição de genes e embriologia.
Primeiro, eles usaram a edição genética CRISPR para alterar a composição genética dos embriões de porcos, de modo que faltassem apenas dois genes necessários para o desenvolvimento renal.
Em segundo lugar, os investigadores desenvolveram células pluripotentes humanas – que são amplamente utilizadas na investigação biológica e podem ser transformadas em qualquer tipo de célula humana – de modo a que se assemelhassem às primeiras células embrionárias humanas e injetaram-nas no embrião alterado do porco.
Terceiro, os investigadores descobriram as condições laboratoriais ideais para fornecer os nutrientes e sinais certos às células humanas e suínas, que têm necessidades diferentes. Depois de seis ou sete dias, implantaram os embriões em desenvolvimento em porcas substitutas durante 28 dias.
“Fazer com que as células se adaptassem ao ambiente do embrião suíno e se diferenciassem fielmente na linhagem renal foi um desafio”, disse Esteban.
Quando transferidos para mães substitutas, os rins humanizados em desenvolvimento apresentavam “estrutura normal e formação de túbulos” após 28 dias, disse a equipe.
“É um rim em estágio intermediário de desenvolvimento e, portanto, subdesenvolvido, não é um rim maduro”, disse Esteban. “No entanto, este é um grande passo adiante, pois encoraja-nos e a outros investigadores a pensar que é possível produzir um rim maduro uma vez resolvidos outros obstáculos técnicos”.
Considerações éticas cercam esse tipo de pesquisa. Estas incluem o bem-estar animal e preocupações de que as células humanas possam estar envolvidas não só na formação do rim, mas também de outros tecidos dentro do porco, como o cérebro, levantando a possibilidade das experiências poderem afetar o comportamento do animal.
“A principal preocupação seria se houvesse muita contribuição de células humanas para linhagens indesejadas e os porcos chegassem a termo, o que obviamente também não fizemos”, disse Esteban.
“É muito importante notar que houve muito pouca contribuição de células humanas para outras linhagens além da renal. Vimos muito poucas células humanas no sistema nervoso central e nenhuma na linha germinativa (células reprodutivas).”
Ele acrescentou: “Somos muito atenciosos com o que fazemos e estamos avançando com muita cautela e passo a passo nesta pesquisa para evitar qualquer controvérsia ética”.
O trabalho de Esteban e equipe é uma abordagem diferente do xenotransplante – a utilização de tecidos ou órgãos não humanos para tratar condições médicas em humanos.
Nos últimos anos, pelo menos duas equipes distintas de pesquisadores transplantaram rins de porcos em humanos com morte cerebral. No entanto, são necessários mais trabalhos, incluindo estudos em receptores humanos vivos, para estabelecer se os transplantes de rim de porco podem ser uma tábua de salvação para pessoas com doença renal em fase terminal.
“Este (novo) trabalho é diferente da abordagem existente de xenotransplante e visa gerar órgãos compostos principalmente de células humanas em porcos”, disse Wu.
“Será vantajoso em estudos futuros combinar os dois e enriquecer órgãos de porcos geneticamente modificados com células humanas para torná-los mais semelhantes aos humanos.”
Joseph A. Vassalotti disse que embora estas abordagens inspirem admiração e entusiasmo, a investigação mais recente é um passo incremental num longo processo.
“Parabenizo os pesquisadores por conduzirem pesquisas complexas e fascinantes. Temos que compreender a perspectiva geral”, disse Vassalotti por e-mail. “Se desenvolver um rim ‘humanizado’ num porco e transplantá-lo para um ser humano é como um edifício de dez andares, então talvez os investigadores tenham acrescentado vários tijolos.”
